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高效率逆F类功率放大器设计背景介绍功率放大器是一种电子设备，其主要作用是将信号从一个较低的能量级提高到一个较高的能量级以便驱动负载。
功率放大器广泛应用于音频、视频、通信、雷达、医学等领域。
随着电子产品的普及和发展，对功率放大器的要求也越来越高，如谐振转换器、逆F类放大器等设计方式逐渐被广泛采用。
本文将探讨如何设计一款高效率的逆F类功率放大器，以满足电子产品对功率放大器的高效率、高精度、高稳定性等方面的要求。
逆F 类功率放大器设计原理逆F类功率放大器是一种比传统的晶体管功率放大器更加高效的设计。
其基本原理是在晶体管的电流与电压的相位差的基础上，利用逆F 类谐振电路实现高效率的功率放大，同时有效减小了谐振电路的损耗，支持高速开关。
逆F 类谐振电路的运作原理是在晶体管的导通周期中，将电池的电能存储在电感和电容器之间，而在晶体管的关闭周期中，这些储存能量则会被释放并输出给负载。
逆F类功率放大器相比其他类型的功率放大器有如下优势：•高效率•低噪声•低失真•高频合成能力强•可以产生高质量开关信号但是，也有逆F类功率放大器存在如下缺点：•稳定性差•对晶体管的要求较高•制造成本较高为了设计出高效、高稳定性的逆F类功率放大器，需要注意以下几个方面的问题。
设计方案1. 晶体管的选择逆F类功率放大器的效率与晶体管的工作特性有关系，通常采用负温度系数的金属氧化物半导体(MOS)晶体管，它们有一个非常好的导通电阻特性，可以提高功率传输的效率。
在选择晶体管时，我们需要考虑其容量、导通电阻、输出电容等因素。
2. 逆F类谐振电路的设计逆F类谐振电路是逆F类功率放大器中最重要的组成部分。
在设计逆F类谐振电路时，需要考虑以下几个因素：1.谐振频率的选择：需要根据应用场景选择合适的谐振频率，谐振频率应该与负载的阻抗匹配。
2.逆F类谐振电路的Q值：Q值是衡量电路品质因数的指标，它会影响电路的带宽和衰减。
在逆F类谐振电路中，Q值需要控制在一个较高的范围，这样才能够提高功率传输的效率。
高效率F类功率放大器设计作者：王程于洪喜来源：《现代电子技术》2014年第09期摘要： F类功率放大器是一种高效率的放大器，其理论效率可以达到100%，在无线通信领域中有着广泛的应用和广阔的发展前景。
简要阐述了F类放大器的基本理论，并对其效率进行了分析。
设计出了带有输入输出谐波控制的高效率F类功率放大器，仿真结果表明在工作频率1 GHz时，输出功率为38 dBm，功率附加效率为74%；输出功率和功率附加效率都优于同条件下的B类功率放大器。
关键词： F类功率放大器；高效率放大器；负载牵引法；无线通信中图分类号： TN722⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）09⁃0077⁃030 引言功率放大器作为无线通信系统中重要的前端器件，在移动通信、射频识别、雷达、电子对抗等很多领域都扮演着非常重要的角色。
射频功率放大器的损耗、效率、功率等都已经成为影响这些系统性能的关键问题。
随着无线通信系统的迅速发展，对“高效率”的需求日益增加。
由于功率放大器的效率将直接影响系统效率，因此，工作效率的提高，已经成为功率放大器研究的一个攻关难题。
F类功率放大器是非线性放大器的一种，也称为开关类功率放大器。
在F类工作模式分析中，通过谐波阻抗的峰化从而控制漏极的电压和电路的波形，最终得到效率的提高，理论效率可以达到100%。
而且由于F类功率放大器的易实现性，其得到了更加广泛的关注[1⁃4]。
1 F类功率放大器的基本理论线性放大器中，晶体管作为受控源。
晶体管的损耗造成了功率放大器主要的功率损耗。
而在非线性功率放大器中，晶体管作为一个开关，其工作状态是开或者是关，这样晶体管的电压和电流不存在交叠，晶体管管耗降低从而提高效率。
F类功放通过设计谐波网络来实现漏极电压和电流波形的控制，实现对漏极电压电流波形的整形。
从而实现漏极电流波形为半正弦波，漏极电压波形为方波。
而且在漏极电压和电流之间不存在叠加现象，这样理想的漏极效率可以达到100%。
高效率双频连续F类功率放大器的设计王帅;段亚朋;毋皓;安万通;李晓明【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2023(42)1【摘要】为满足多标准和多频段无线通信的需求,针对特定频段如何提高效率问题,基于连续F类功放的谐波控制理论,提出了一种高达三次谐波控制的双频功放设计方法,实现了两个频段的高效率性能。
首先,分析了电流源平面的各次谐波阻抗,基于连续F类阻抗设计空间的灵活性,设计的双频谐波控制网络将二次谐波控制在短路点附近,同时将三次谐波控制在开路点附近,可提高任意两个频段功放的效率。
随后,针对传统耦合器基频匹配网络在多频匹配方面的不足,提出了改进的双频阻抗匹配网络,简化了匹配方法并实现了不同频点的最佳基波阻抗同时匹配到标准的50Ω。
最后,使用Cree公司的CGH40010F GaN HEMT设计了一款工作在1.8和2.6 GHz的双频连续F类功率放大器,并进行测试,结果显示在1.8和2.6 GHz的饱和输出功率分别为40.6 dBm和39.5 dBm,最大功率附加效率分别为75.4%和74%,最大漏级效率均大于75%。
测试结果表明,所提出的双频谐波控制网络设计方法在提高功放效率方面具有显著优势。
【总页数】8页(P88-95)【作者】王帅;段亚朋;毋皓;安万通;李晓明【作者单位】河南理工大学电气工程与自动化学院【正文语种】中文【中图分类】TN722.5【相关文献】1.1.5～2.7 GHz宽带高效率混合连续类功率放大器设计2.VHF宽带E类高效率功率放大器设计3.高效率F类功率放大器设计4.一种基于高效率智能型600W D类音频功率放大器设计的防火报警系统5.X波段GaN高效率连续B类功率放大器芯片设计因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
应用于WCDMA的高效率F类功率放大器及数字预失真季连庆;徐志明;周健义;翟建锋
【期刊名称】《东南大学学报（英文版）》
【年(卷),期】2013(029)002
【摘要】采用Cree公司的GaN晶体管CGH40010,设计了一个工作在2.12 GHz,用于WCDMA的带有数字预失真的高效率F类功率放大器,以实现其高效率和高线性度.经过连续波信号测试,设计完成的F类功率放大器实现了75.2％的功率附加效率和39.4 dBm的最大输出功率.对峰均比为7.1dB、带宽为20 MHz的4载波WCDMA信号,经过数字预失真线性化技术后,F类功放在33.3 dBm的平均输出功率下,输出信号的邻信道功率比分别由-28.3和-27.5 dBc降低到-51.9和-54.0 dBc.功放的漏极效率达到37.8％.所设计的功率放大器可用于WCDMA系统中.
【总页数】4页(P125-128)
【作者】季连庆;徐志明;周健义;翟建锋
【作者单位】东南大学毫米波国家重点实验室,南京210096;东南大学毫米波国家重点实验室,南京210096;东南大学毫米波国家重点实验室,南京210096;东南大学毫米波国家重点实验室,南京210096
【正文语种】中文
【中图分类】TN722
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题目对讲机放大电路的设计学院理学院专业姓名学号指导教师对讲机放大电路的设计目录一、工作原理 (3)共射级电路 .................................................................................. 错误！未定义书签。
OCL电路 (8)二、技术指标 .. 错误！未定义书签。
三、设计步骤和方法错误！未定义书签。
1、确定电路方案................................................................... 错误！未定义书签。
2．计算元器件参数 (9)对讲机放大电路的设计放大器具有放大微弱信号的功能，所以得到了广泛的使用。
但因单级放大电路的增益不够高，实用的放大器一般均由多级放大电路组成。
以简单的对讲机为例，介绍多级放大电路的设计方法。
一、工作原理简单的对讲机原理图如下，其核心部分是放大器，它的作用是把话筒传送来的微弱电信号，放大到足以使扬声器发出声音。
如图1所示，利用开关K的切换作用，可以改变Y1、Y2与放大电路连接的位置，使Y1、Y2交替作为话筒和扬声器使用。
K处在图中所示位置时，Y2通过K接到放大器的输入端成为话筒，Y1则接在输出端为扬声器。
此时有人对着Y2讲话时，Y2把声音信号转换成电信号加到放大器的输入端，经放大器放大后可带动扬声器Y1发出声音，从而可在Y1处收听到Y2处的讲话。
当K拨到另一位置时，则可以在Y1处讲话，Y2处收听。
可以看出通过开关K的控制，能够实现双向有线通话。
因此，通常将此电路装置称作对讲机。
由于双向放大电路的对称性，下面仅对其中一向的设计进行详细介绍。
二、设计思路利用已学的基本放大电路（共射极，共基极，共集电极）以及负反馈技术，和功率放大器的相关知识设计多级放大电路，在满足对讲机的各项技术指标，并能取得比较理想的放大效果。
三、技术指标对于不同的放大器来说，由于用途不同，技术指标也就不问。
大神教你高效率F类射频功率放大器的研究与设计1、引言射频功率放大器广泛应用于各种无线通信发射设备中，随着移动通讯服务的快速增长，对低耗、高效、体积小的要求也迅速增加。
众所周知，RF功放（PA）是射频传输中功率损耗最大的众多设计模块之一。
当前发展的第三代通信推动了对功放的更新，PA作为通信基站的核心部分，它的效率直接影响了整个基站的效率，因此研究解决功率放大器的效率问题成为当前研究的的热点。
F类放大器理论效率可以达到100%，所以F类功率放大器具有很好的研究前景。
2、理想F类放大器原理研究图1给出了功率放大器的基本结构，包含一个晶体管，直流源，输出匹配网络，输入匹配网络。
直流偏置作为直流源，晶体管可以是FET或者是BJT，本文以FET为例来说明。
晶体管漏极通过RF扼流圈接直流偏置电压Vd，通过输出网络匹配到50 Ohms最佳负载。
F类放大器通过在输出匹配网络用谐波振荡电路，从而在漏极负载出现对偶次谐波短路和奇次谐波开路来实现效率和输出功率的共同推进。
漏极电压由奇次谐波构成，接近方形波形。
而漏极电流包含基波和偶次谐波，近似一个半正弦波。
因为在漏极电压和电流之间没有交叠，理想效率可以达到100%。
器件漏极100%理想漏极效率的阻抗条件是：实现F类放大器的工作电压和电流波形信号，可使用奇次谐波来近似方波，偶次谐波来近似半正弦电流波形，表达式如下：其中，电压波形达到最大值和最小值的中间点的位置分别在和。
最小电压时的最大平坦度要求在偶阶导数为0。
由于，n为奇数时，奇阶导数等于0必须定义上式给出的电压波形的偶阶导数。
3、理论分析和设计方法理想F类功放表现为包含无限的协波，但是在设计中是不切实际。
一种F类宽禁带高效功率放大器的设计安士全;曹锐【摘要】F类功率放大器是一种新型高效率放大器。
可用于雷达、通信和电子对抗等领域的末级功率放大器,是现代电子设备高效率、高功率和小型化功率放大器的重要途径。
分析了其工作原理和设计方法,并设计了一款S波段高效F类功率放大器,输出功率大于10 W,实际效率达到75%,增益大约12 dB,实测结果验证了仿真设计的有效性。
%Class-F power amplifier is a new high-efficiency amplifier. It can be used as the last stage power amplifiers for radar, communication and electronic warfare, and also be an important means of achieving high efficiency, high power and miniaturization for modern electronic devices. The working principle and design method are analyzed, and a high-efficiency class-F power amplifier at S-band is de- signed. Its output power is greater than 10 W, the actual efficiency is up to 75%, and the gain is about 12 dB.【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》【年(卷),期】2012(007)002【总页数】4页(P174-177)【关键词】F类功率放大器;高效;宽禁带【作者】安士全;曹锐【作者单位】中国电子科技集团公司第38研究所,合肥230031;中国电子科技集团公司第38研究所,合肥230031【正文语种】中文【中图分类】TN722.750 引言在雷达、通讯系统的功耗中发射机占了绝大部分，而其末级的功率放大器又是发射机中功耗最大的部件，据统计对于不同类型的发射机，末级功率放大器占整个系统功耗的60%～90%。
